1、渦 街 流 量 計1.1基本原理：流體流經阻擋體或者是特制的元件時，產生了流動振蕩，通過測定其振蕩頻率來反映通過的流量。 1.2特點： 優點：無可動部件，壽命長；準確度高，線性范圍寬；量程范圍寬（100：1）；壓力損失小；不受P、t、等流體參數變化的影響；氣、液均可以使用，可用于大口徑管道的氣液測量。缺點：干擾引起的流量振蕩時影響較大。1.3渦街產生原理：渦街流量計是利用流體力學中著名的卡門渦街原理 ,即在流動的流體中插入一個非流線型斷面的柱體 ,流體流動受到影響 ,在一定的雷諾數范圍內將在柱體下游,均要產生漩渦分離。當這些漩渦排列成兩排、且兩例漩渦的間距與同列中兩相鄰漩渦的間距之比滿足下式時

2、,h/l=0.281 ,就能得到穩定的交替排列漩渦,這種穩定而規則地排列的渦列稱為“卡門渦街”。這個穩定的條件是馮·卡門對于理想渦街研究分析得到的,后來一般把錯排穩定的渦街稱作“卡門渦街”。這就是卡門渦街流量計的名稱由來,如圖1所示圖1 卡門渦街示意圖理論和實驗的研究都證明,漩渦分離頻率,即單位時間內由柱體一側分離的漩渦數目f與流體速度V1成正比,與柱體迎流面的寬度d成反比,即:式中f漩渦分離頻率。Sr斯特勞哈爾數(無量綱)。對于一定柱型在一定流量范圍內是雷諾數的函數。V1漩渦發生體兩側的流速,m/s。d漩渦發生體迎流寬度mm。為了計算方便起見 ,可用管道內平均流速通過試驗可以測定S

3、r數,其數值與柱體的斷面形狀、柱體流道的相對尺寸以及流動雷諾數有關。大量的試驗表明 ,對于許多經過適 當選擇的柱型 ,由于 數在很寬的雷諾數范圍內可以看成是常數。一旦柱體和流道的幾何尺寸及其形狀確定后 ,f便與成為簡單的正比關系,因而檢測出漩渦的頻率 ,便可以測得流速 ,并以此推知其流量 。這就是渦街流量計的基本原理。當流體流動受到一個垂直于流動方向的非流線形柱體的阻礙時，柱體的下游兩側會發生明顯的旋渦，成為卡門渦列，渦列的形成與流體雷諾數有關。如圖2，漩渦形成示意圖，圖3卡曼渦街示意圖。圖2：漩渦形成示意圖圖3：卡曼渦街 1. 3 渦街流量計結構 1.3.1：如圖4，渦街流量計傳感器轉換器&

4、#167;(1)傳感器:Ø旋渦發生體（阻流體）、Ø檢測元件、Ø儀表表體；§(2)轉換器:Ø前置放大器、Ø濾波整形電路、ØDA轉換電路、Ø輸出接口電路、端子、支架和防護罩圖4：窩接傳感器剖面圖1.4旋渦發生體與儀表的流量特性（儀表系數、線性度、范圍度等）和阻力特性（壓力損失）密切相關，要求如下：能控制旋渦在旋渦發生體軸線方向上同步分離；在較寬的雷諾數范圍內，有穩定的旋渦分離點，保持恒定的斯特勞哈爾數；能產生強烈的渦街，信號的信噪比高；形狀和結構簡單，便于加工、安裝和組合；材質應滿足流體性質的要求，耐腐蝕，耐磨蝕，耐溫

5、變；固有頻率在渦街信號的頻帶外。旋渦發生體和檢測方式一覽表1.5漩渦分離頻率檢測方法和檢出元件利用伴隨漩渦分離的物理效應 ,可以采用熱敏、力敏元件通過光 、聲調制方法等來檢測漩渦分離頻率 。至今用于檢測分離頻率的方法和采用的元件是多種多樣的 ,歸納起來有以下幾種典型方法:（1）熱敏元件檢測方法 漩渦分離產生的交變環流所引起的柱體表面速度脈動或者交變橫 向流的頻率 ,用加熱的金屬絲 、熱敏電阻器等進行檢測 。（2）力敏元件檢測方法 漩渦分離造成的交變差壓 、交變升力或者交變升力引起的機械振動 ,用差動電容、電阻應變片、壓電晶體、壓電陶瓷等檢測 。（3）電磁傳感器檢測方法 漩渦的分離所引起的膜 片

6、或者梭球等的往復振動的頻率 ,用電磁傳感器檢測 。聲 、光信號調制檢測方法 利用聲束光束通過渦街時受到漩渦的調制 ,由接收聲強光強或相位的脈動頻率得到漩渦分離頻率。1.6頻率檢測方法主要方法：壓力脈動測量法、流速脈動測量法、頻率直接檢測法；熱電阻法（P脈動）：把圓柱做成空心，中間放入一個加熱的電阻絲，在隔板層開幾個導壓孔，當一側產生渦列時，P變化（脈動），另一側未變，所以流體經過導壓孔突然流過電阻絲，使之冷卻，溫度降低，電阻減小，另一側再產生渦列時，流體反而再次冷卻，電阻減小，測出電阻下降的次數就可以推出f。熱敏電阻法（靈敏度高）：在三角柱體的迎流面上對稱的嵌入兩個熱敏電阻，熱敏電阻中通入恒定

7、的電流，使之溫度在流體靜止的情況下比流體高出10左右。未起漩時，流體的溫度相同，交替旋轉時，發生漩渦的一側，能量損失，因此流速降低，此側對電阻的冷卻作用下降，可以產生一個脈沖。電磁檢測法：旋渦發生體后設置一個信號電極，并使電極處于一個磁感應強度為B的永久磁場中，流體旋渦的振動使電極同頻率振動，切割磁力線產生感應電動勢。特點：不怕管道振動，剛剛興起的渦街頻率檢測方法，如圖5。圖5電磁檢測方法原理1.7安裝使用注意事項渦街流量計對管道流速分布畸變、旋轉流和流動脈動等敏感，對現場管道安裝條件應充分重視，遵照生產廠使用說明書的要求執行。渦街流量計可安裝在室內或室外。如果安裝在地井里，有水淹的可能，要選

8、用涎水型傳感器。傳感器在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝，但測量液體和氣體時為防止氣泡和液滴的干擾，安裝位置要注意。1.7.1混相流體的安裝 1.7.2渦街流量計對上、下游直管段長度的要求1.8使用注意事項（1）現場安裝完畢通電和通流前的檢查 主管和旁通管上各法蘭、閥門、測壓、測溫孔及接頭應無滲漏現象； 管道振動情況是否符合說明書規定； 傳感器安裝是否正確，各部分電氣連接是否良好。（2）接通電源靜態調試在通電不通流時轉換器應無輸出，瞬時流量指示為零，累積流量無變化，否則首先檢查是否因信號線屏蔽或接地不良，或管道震動強烈而引入干擾信號。如確認不是上述原因時，可調整轉換器內電位器，降低放大器增益或提

9、高整形電路觸發電平，直至輸出為零。（3）通流動態調試關旁通閥，打開上下游閥門，流動穩定后轉換器輸出連續的脈寬均勻的脈沖，流量指示穩定無跳變，調閥門開度，輸出隨之改變。否則應細致檢查并調整電位器直至儀表輸出既無誤觸發又無漏脈沖為止。1.9渦街流量計的常見故障處理(1)新安裝或新檢修好的渦街流量計安裝在現場管道上后，在開表過程中有時顯示儀表無指示。這往往是管道內無流量或流量很小，致使速度V=0或很小，在傳感器內無旋渦產生。也可能是由于傳感器內的檢測放大器靈敏度調得太低。如果管道內未吹凈的焊渣、鐵屑等雜物卡在探頭與內壁之間，使探頭不振動，也會引起一次表無指示。(2)管道內無流體流動，但顯示儀表有流量

10、顯示。這是由于儀表接地不良，引入了外部干擾引起的;也可能是由于靈敏度調得太高所致。實踐證明，靈敏度不能調得太高，否則會引起流量偏高或指示波動;調得太低，顯示儀表又無指示。一般應在無流量和無外界干擾時，使顯示儀表指零即可。(3)管道內有強烈的機械振動，也會使顯示儀表有指示，而工業生產的現場管道常常受動力設備的影響而發生振動，這種振動所形成的噪聲干擾，對渦街流量計儀表的準確檢測是非常有害的，嚴重時會導致儀表無法正常工作。如泵可以引起流體的壓力脈動(靜壓脈動)，而間隙性大幅度的開閉閥門，或負荷的突變，則可引起流體對儀表的大沖擊。渦街流量計最怕大范圍的波動沖擊，更怕介質中夾雜的焊渣、石塊等硬物的沖擊，這些都會使噪聲信號增大，以致影響測量精度。(5 )渦街傳感器的探頭與內壁只有很小的距離，極易被沙粒、污物堵住，使振動源不能振動，儀表指零。此時如用外力敲擊幾下一次表的殼體，有時會把探頭與內壁之間的污物振掉，使儀表恢復指示。